DE2207507A1 - Force gauge - Google Patents

Force gauge

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DE2207507A1
DE2207507A1 DE19722207507 DE2207507A DE2207507A1 DE 2207507 A1 DE2207507 A1 DE 2207507A1 DE 19722207507 DE19722207507 DE 19722207507 DE 2207507 A DE2207507 A DE 2207507A DE 2207507 A1 DE2207507 A1 DE 2207507A1
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force
measuring device
compensation
force measuring
pulses
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DE19722207507
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Peter Meilen Kunz (Schweiz)
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Mettler Instrumente AG
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Mettler Instrumente AG
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    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G01G7/04Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action with means for regulating the current to solenoids

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Description

PatentanwältePatent attorneys

Dipl.-Ing. A. WEDDE ly.^eoruar 1972Dipl.-Ing. A. WEDDE ly. ^ Eoruar 1972

Dipl.-Ing. K . EMPLDipl.-Ing. K. EMPL

München Schumannstr. 2Munich Schumannstr. 2

Akte; P 7227File; P 7227

Mettler Instrumente AG, Greifensee (Schweiz)Mettler Instrumente AG, Greifensee (Switzerland)

KraftmessgerätForce gauge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftmessgerät, insbesondere für gravimetrische Zwecke, bei welchem die zu messende Kraft elektromagnetisch kompensiert wird und die Grosse des hierfür notwendigen Stromes, durch eine die kraftabhängigen Auslenkungen des beweglichen Teils des Gerätes aus einer Nullage erfassende Abtastvorrichtung elektrisch gesteuert, ein Mass für die zu messende Kraft darstellt, und bei welcher ferner der Kompensationsstrom impulsweise der Kompensationseinrichtung eingespeist wird.The present invention relates to a force measuring device, especially for gravimetric purposes, in which the force to be measured is compensated electromagnetically and the size of the current required for this through a scanning device that detects the force-dependent deflections of the movable part of the device from a zero position electrically controlled, represents a measure of the force to be measured, and at which further the Compensation current in pulses of the compensation device is fed in.

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Derartige Geräte sind seit einiger Zeit bekannt; sie sind durchwegs nach Art der klassischen Waagen mit einem Waagbalken versehen, an dessen einem Ende die zu messende Kraft angreift und an dessen anderem Ende die elektromagnetische Kompensationseinrichtung angebracht ist.Such devices have been known for some time; they are all in the style of classic scales with a balance beam provided, at one end the force to be measured engages and at the other end the electromagnetic force Compensation device is attached.

Nun sind bekanntlich Kraftmessgeräte mit Waagbalken mit gewissen prinzipiellen Unzulänglichkeiten behaftet, weshalb auch schon mehrfach balkenlose Ausführungen vorgeschlagen wurden, so z.B. die Waagen nach dem englischen Patent 919.771 oder der deutschen Offenlegungsschrift 1.474.6OJ. Die bekanntgewordenen Ausführungen dieser Art enthalten jedoch sämtlich mit Gleichstrom kompensierende Kompensationseinrichtungen .Force gauges with a balance beam are now known afflicted with certain fundamental inadequacies, which is why multiple beamless designs have been proposed e.g. the scales according to the English patent 919.771 or the German patent application 1.474.6OJ. The designs of this type that have become known, however, all contain compensation devices which compensate with direct current .

Um dem Bedürfnis nach digitaler Anzeige des Messwertes entgegenzukommen und gleichzeitig den dazu notwendigen Aufwand möglichst gering zu halten, sind bereits Balkenwaagen vorgeschlagen worden, bei denen der Kompensationsspule Stromimpulse gleicher Amplitude und Länge zugeführt, diese gezählt werden und so eine digitale Anzeige der zu messenden Kraft bilden (deutsches Patent I.I94.167). Dabei entsteht jedoch eine gewisse Schwierigkeit dadurch, dass es problematisch ist, die Kompensationsstromimpulse nach Amplitude und Länge genau konstant zu halten, was aber VoraussetzungTo meet the need for a digital display of the measured value and at the same time the necessary effort To keep as low as possible, beam balances have already been proposed in which the compensation coil Current pulses of the same amplitude and length are supplied, these are counted and so a digital display of the to be measured Forming force (German patent I.I94.167). This creates however, a certain difficulty in that it is problematic to determine the compensation current pulses according to amplitude and to keep the length exactly constant, which is a prerequisite

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ist für ein Niedrighalten der Messfehler. Auch ist durch direktes Zählen der Kompensationsstromimpulse nur eine begrenzte Auflösung möglich.is for keeping the measurement error low. Also, by counting the compensation current pulses directly, there is only one limited resolution possible.

Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein kompaktes Kraftmessgerät zu schaffen, bei welchem die Nachteile eines einen Waagbalken aufweisenden Gerätes entfallen. Ferner soll das Messergebnis in digitaler Form präsentiert werden, ohne die Kompensationsstromimpulse selbst zu zählen. Weiterhin wurde eine kurze Messzeit angestrebt, um das Gerät auch für Serienmessungen mit rascher Messfolge verwendbar zu machen.The present invention has set itself the task of creating a compact force measuring device in which the There are no disadvantages of a device having a balance beam. Furthermore, the measurement result should be in digital form are presented without counting the compensation current pulses themselves. Furthermore, a short measurement time was aimed for, so that the device can also be used for series measurements with rapid measurement sequences.

Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass ein Gerät der eingangs erwähnten Art folgende Merkmale aufweist: Es hat keinen Waagbalken, und sein beweglicher Teil führt unter dem Einfluss der zu messenden Kraft wenigstens näherungsweise nur eine translatorische Bewegung aus; für die Lieferung der Kompensationsstromimpulse wird ein Konstantstromgenerator verwendet, so dass die Amplitude der Kompensationsstromimpulse während der Messung wenigstens für eine gegebene Temperatur konstant ist; es sind Mittel vorgesehen, um die Länge der Kompensationsstromimpulse in ein bestimmtes Verhältnis zur Grosse der zu messenden Kraft zu setzen; es ist ein Hochfrequenzoszillator zur LieferungAccording to the invention, these objects are achieved by that a device of the type mentioned has the following features: It has no balance beam, and its movable Part leads at least approximately only to a translational movement under the influence of the force to be measured the end; A constant current generator is used to supply the compensation current pulses, so that the amplitude the compensation current pulse is constant during the measurement at least for a given temperature; they are means provided to the length of the compensation current pulses in a certain ratio to the size of the force to be measured to put; it is a high frequency oscillator for delivery

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von Zählimpulsen konstanter Frequenz vorgesehen; es sind schliesslich eine Zählvorrichtung, ein Speicher und ein Anzeige- und/oder Auswertegerät vorgesehen, welche während Zeitabschnitten, die der Länge der Kompensationsstromimpulse entsprechen, die Zählimpulse zählen und die jeweilige Summe der Zählimpulse als digitales Mass der zu messenden Kraft darstellen.provided by counting pulses of constant frequency; there are finally a counting device, a memory and a Display and / or evaluation device is provided, which during periods of time, the length of the compensation current pulses correspond, the counting pulses count and the respective sum of the counting pulses as a digital measure of the force to be measured represent.

Vorzugsweise bestehen dabei die Mittel zur Steuerung der Länge der Kompensationsstromimpulse im wesentlichen aus einem Pulslängenmodulator, in dem eine Sägezahnspannung mit einer lastabhängigen Regelspannung verglichen wird, wobei die Länge der einzelnen Impulse begrenzt wird einerseits durch den Beginn des Anstiegs der Sägezahnspannung und andererseits durch den Moment, in welchem letztere die Grosse der Vergleichsspannung erreicht hat.The means for controlling the length of the compensation current pulses preferably consist essentially of a pulse length modulator in which a sawtooth voltage is compared with a load-dependent control voltage, whereby the length of the individual pulses is limited on the one hand by the beginning of the increase in the sawtooth voltage and on the other hand by the moment in which the latter has reached the magnitude of the equivalent stress.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kraftmessgerätes wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Gewählt wurde eine sogenannte Topfwaage, d.h. eine im wesentlichen rotationssymmetrische Waage. Diese Ausführungsform bietet hinsichtlich konstruktiver Einfachheit, gleichmässiger Temperaturverteilung und Homogenität des elektromagnetischen Feldes wesentliche Vorteile. An embodiment of the force measuring device according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing. A so-called pot scale was chosen, i.e. an essentially rotationally symmetrical balance. In terms of structural simplicity, this embodiment offers Uniform temperature distribution and homogeneity of the electromagnetic field are significant advantages.

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In der Zeichnung ist die Waage im Schnitt dargestellt und in Blockform das Schaltbild des elektrischen Teils wiedergegeben, wobei auf bekannte Details verzichtet wurde, soweit diese für das Verständnis der erfindungsgemassen Vorrichtung entbehrlich schienen.In the drawing, the balance is shown in section and the circuit diagram of the electrical part is shown in block form, known details have been omitted insofar as these are necessary for the understanding of the device according to the invention seemed dispensable.

Der feste Teil 1 der Waage besteht aus dem das Gehäuse bildenden Magnettopf, einem zylindrischen Hohlkörper 2 aus magnetischem Material, der oben ur.. unten durch Abschlussplatten 3, ebenfalls aus magnetischem Material, geschlossen wird. Ferner gehören zum festen Teil die Magnete h und 5* welche zusammen mit dem Kern β,'αεη inneren Teil des Magnetsystems bilden. Ein ringförmiger Puss 7 aus unmagnetischem Material stützt das Gehäuse gegenüber der Unterlage ab. Er kann mit Justierteilen zur Einstellung der Lage versehen sein (nicht gezeigt).The fixed part 1 of the balance consists of the magnetic pot forming the housing, a cylindrical hollow body 2 made of magnetic material, which is closed at the top ur .. below by closing plates 3, also made of magnetic material. The fixed part also includes the magnets h and 5 * which, together with the core β, 'αεη, form the inner part of the magnet system. An annular puss 7 made of non-magnetic material supports the housing against the base. It can be provided with adjustment parts for setting the position (not shown).

Der Hohlkörper 2 ist mit einem nach innen weisenden, ebenfalls ringförmigen Vorsprung 8 versehen, welcher so bemessen ist, dass zwischen ihm und dem Kern 6 ein LuftspaltThe hollow body 2 is provided with an inwardly pointing, likewise annular projection 8 which is dimensioned in this way is that between it and the core 6 there is an air gap

9 entsteht, in welchem die Kompensationsspule 10, in vertikaler Richtung beweglich, untergebracht ist. Die Spule9 arises, in which the compensation coil 10, in movable in the vertical direction, is housed. The sink

10 ist mit dem beweglichen Teil 11 der Waage verbunden; dieser besteht im wesentlichen aus der Waagschale 12 zur Aufnahme des Wägeguts 13 und einem System von vier Tragstäben lh. Die Tragstäbe 14 werden über je eine untere10 is connected to the movable part 11 of the scale; this consists essentially of the weighing pan 12 for receiving the goods to be weighed 13 and a system of four support rods lh . The support rods 14 are each a lower

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und obere Aufhängung 15 elastisch mit dem festen Teil der Waage verbunden. Die Aufhängungen bestehen aus im wesentlichen ebenfalls runden Federelementen, welche jeweils aussen an den Tragstäben 14 und innen an Vorsprüngen Io des festen Teils 1 der Waage befestigt sind und so eine Parallelführung des beweglichen Teils 11 bewirken.and upper suspension 15 resiliently connected to the fixed part of the scale. The suspensions essentially consist of also round spring elements, which are each outside on the support rods 14 and inside on projections Io of the fixed part 1 of the balance are attached and thus cause a parallel guidance of the movable part 11.

Mit dem festen Teil 1 fest verbunden sind zwei Ringkondensatoren 17, welche zusammen mit dem mittleren Teil des beweglichen Teils 11 die Abtastvorrichtung bilden.Fixed to the fixed part 1 are two ring capacitors 17, which together with the middle part of the movable part 11 form the scanning device.

Durchbrechungen 18 in den Abschlussplatten 3 gestatten den freien Durchtritt der Tragstäbe 14.Breakthroughs 18 in the end plates 3 allow the free passage of the support rods 14.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind sämtliche wesentlichen Bestandteile der Waage bezogen aufeine mittlere Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Waagschale symmetrisch angeordnet. Dies hat neben der konstruktiven Einfachheit merkliche Vorteile im Hinblick auf das Magnetfeld. Der erste Vorteil besteht darin, dass die bei unsymmetrischen Anordnungen auftretenden Fehler hinsichtlich sich verändernder Empfindlichkeit bei wechselnder Last entfallen. Bekanntlich wird dem permanenten Magnetfeld beim Fliessen eines Stromes in der Kompensationsspule ein elektromagnetisches Feld überlagert, dessen Stärke von der Stärke des Spulenstroms abhängt. Dieses zweite Feld wird, je nach Bewegungsrichtung der Spule beim Kompensieren, das erste Feld additiv oder subtraktiv verändern, in jedem Fall verfälschen. Dieser als Rückwirkung bekannte systema-As can be seen from the drawing, all essential components of the balance are based on a medium-sized one Plane arranged symmetrically perpendicular to the direction of movement of the weighing pan. This has besides the constructive Simplicity has noticeable advantages with regard to the magnetic field. The first advantage is that the unbalanced Arrangements occurring errors with regard to changing sensitivity with changing load omitted. As is well known, the permanent magnetic field is applied when a current flows in the compensation coil superimposed electromagnetic field, the strength of which depends on the strength of the coil current. This second field will depending on the direction of movement of the coil when compensating, change the first field additively or subtractively, in each Falsify case. This systematic, known as retroactive

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tische Fehler, der quadratisch mit der Stromstärke der Spule steigt, wird nun durch die bevorzugte symmetrische Anordnung de?» Magnettopfs und der Magnete völlig eliminiert, da die beschriebenen Effekte sich in der oberen und unteren Hälfte des Systems gegenseitig aufheben.table error, which increases quadratically with the current strength of the coil, is now preferred by the symmetrical one Arrangement de? » Magnet pot and magnets completely eliminated, because the effects described cancel each other out in the upper and lower halves of the system.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass bei der dargestellten symmetrischen Anordnung der Streufeldverlust des Magnetfeldes wesentlich kleiner ist als bei der unsymmetrischen Anordnung. Es kommt folglich bei gegebenen Abmessungen ein stärkeres Magnetfeld zur Wirkung, und damit kann entsprechend die Stromstärke in der Kompensationsspule herabgesetzt werden, was wiederum eine kleinere Erwärmung und somit kleinere mögliche Temperaturfehler bedeutet. Nebenher wird damit die sonst mögliche Gefahr eines Wägefehlers bei ferromagnetischem Wägegut durch den Einfluss des Streufeldes herabgesetzt.Another advantage can be seen in the fact that in the case of the symmetrical arrangement the stray field loss of the magnetic field is much smaller than in the asymmetrical arrangement Arrangement. As a result, given the dimensions, a stronger magnetic field comes into effect, and accordingly can the amperage in the compensation coil can be reduced, which in turn results in less heating and thus means smaller possible temperature errors. At the same time, the otherwise possible risk of weighing errors is eliminated ferromagnetic material to be weighed is reduced by the influence of the stray field.

Ferner bewirkt die dargestellte symmetrische Anordnung, dass Einflüsse aufgrund von Temperaturänderungen merklich reduziert werden. Da wärmebedingte Längenänderungen des Systems sich angenähert gleichmässig auf die oberen und unteren federnden Aufhängungen auswirken, wird die Lage des beweglichen Teils 11 relativ zu den beiden Kondensatoren 17 praktisch unverändert bleiben und somit eine Aenderung des Ausgangssignals der Abtastung nicht auftreten.Furthermore, the symmetrical arrangement shown has the effect that influences due to temperature changes are noticeable be reduced. Since changes in length of the system caused by heat are approximately uniformly applied to the upper and lower resilient suspensions affect the position of the movable part 11 relative to the two capacitors 17 remain practically unchanged and thus a change in the output signal of the scanning does not occur.

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Die Ausstattung der Abtastvorrichtung mit zwei ringförmigen Kondensatoren 17, welche mit Abstand voneinander in der Nähe der Mitte der Waage (in vertikaler Richtung gesehen) und symmetrisch dazu angeordnet sind, bietet noch weitere Vorteile. Zum einen würde sich auch eine merkliche Längenänderung im durch die Lage der Kondensatoren begrenzten Bereich des beweglichen Teils 11 nicht in einer Aenderung des resultierenden Ausgangssignals der Abtastvorrichtung auswirken, da sich die beiden Einzeländerungen jeweils gegeneinander aufheben. Zum anderen wirken sich Abweichungen von der koaxialen Position des beweglichen Teils 11 relativ zu den Ringkondensatoren 17 infolge des ringförmigen Feldes weniger in einer Störung des Abtastsignals aus als bei den bisher gebräuchlichen Anordnungen mit Plattenkondensatoren.The equipment of the scanning device with two annular capacitors 17, which at a distance from each other in the Being close to the center of the scales (viewed in the vertical direction) and symmetrical to it, offers even more Advantages. On the one hand, a noticeable change in length would also be limited by the location of the capacitors Area of the movable part 11 does not result in a change in the resulting output signal of the scanning device effect, since the two individual changes cancel each other out. On the other hand, deviations have an effect of the coaxial position of the movable part 11 relative to the ring capacitors 17 due to the annular field less in a disturbance of the scanning signal than in the previously common arrangements with plate capacitors.

Nachfolgend wird anhand eines Wägevorgangs die Wirkungsweise der Vorrichtung erläutert.The mode of operation of the device is explained below with the aid of a weighing process.

Unter dem Einfluss des Wägegutes wird die Waage aus der Nullage ausgelenkt, und die beiden Kondensatoren 17 liefern veränderte Ausgangssignale, welche nach Umformung in der Geberschaltung 19 in der Regelschaltung 20 die Grosse einer Regelspannung bestimmen. Diese Regelspannung wird einem Pulslängenmodulator (PLM) 21 zugeführt, welcher periodisch hier alle zwei ms - eine von Null linear auf einen Maximalwert anwachsende Sägezahnspannung erzeugt. Der Spannung Null entspricht die Zeit T0, der Maximalspannung- welcheUnder the influence of the goods to be weighed, the balance is deflected from the zero position, and the two capacitors 17 supply changed output signals which, after conversion in the transmitter circuit 19 in the control circuit 20, determine the size of a control voltage. This control voltage is fed to a pulse length modulator (PLM) 21, which periodically here every two ms - generates a sawtooth voltage increasing linearly from zero to a maximum value. The voltage zero corresponds to the time T 0 , which is the maximum voltage

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den Wägebereich begrenzt - die Zeit T. Beginn und Ende jeder Periode von zwei ms werden durch einen Hochfrequenzoszillator 22 gesteuert, der Impulse von der konstanten Frequenz 1 MHz erzeugt. Diese Impulse v/erden einem Frequenzteiler 23, der eine Ausgangsfrequenz von 5OO Hz hat, und von dort dem PLM 21 zugeführt. Dieser steuert einen Schalter 24, welcher den aus einer Konstantstromquelle 25 kommenden Gleichstrom alternierend der Kompensationsspule 10 und einem Blindverbraucher (Dummy) 26 zuführt. Im Zeitpunkt T0 wird der Strom auf die Kompensationsspule 10 geschaltet und erzeugt die elektromagnetische Kompensationskraft, welche den beweglichen Teil 11 in die Nullage zurückführt. Hat nach einer Zeit t die Sägezahnspannung im PLM 21 den Wert der Regelspannung erreicht, so wird der Strom auf den Dummy 26 geleitet, bis die nächste Periode wieder bei T0 beginnt, und so fort.the weighing range is limited - the time T. The beginning and end of each period of two ms are controlled by a high-frequency oscillator 22, which generates pulses at a constant frequency of 1 MHz. These pulses are grounded to a frequency divider 23, which has an output frequency of 500 Hz, and fed from there to the PLM 21. This controls a switch 24 which alternately supplies the direct current coming from a constant current source 25 to the compensation coil 10 and to a dummy load 26. At time T 0 , the current is switched to the compensation coil 10 and generates the electromagnetic compensation force which returns the movable part 11 to the zero position. If after a time t the sawtooth voltage in the PLM 21 has reached the value of the control voltage, the current is passed to the dummy 26 until the next period begins again at T 0 , and so on.

Ausser dem Schalter 24 wird auch das Tor 27 vom PLM 21 gesteuert. Der Oszillator 22 liefert Zählimpulse der Frequenz 1 MHz an das Tor 27, welche Impulse während der Zeit t (Kompensationszeit) den Zähler 28 beaufschlagen und somit die Länge der Kompensationsstromimpulse auszählen. Im Zeitpunkt T0 wird das Tor 27 geöffnet und nach Verstreichen der Zeit t, beim Erreichen der Koinzidenz Regelspannung/Sägezahnspannung, wieder geschlossen, jeweils synchron mit der Betätigung des Schalters 24. Der zwischen dem PLM Und dem Schalter 24 angeordnete Flip-Flop 32 erfüllt dabeiIn addition to the switch 24, the gate 27 is also controlled by the PLM 21. The oscillator 22 supplies counting pulses with a frequency of 1 MHz to the gate 27, which pulses act on the counter 28 during the time t (compensation time) and thus count the length of the compensation current pulses. At time T 0 the gate 27 is opened and after the time t has elapsed, when the coincidence control voltage / sawtooth voltage is reached, it is closed again, in each case synchronously with the actuation of switch 24. The flip-flop 32 arranged between the PLM and the switch 24 fulfills included

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die Synchronisierungsfunktion derart, dass er bei Koinzidenz von Regelspannung und Sägezahnspannung im PLM 21 von diesem das Freigabesignal zum Umschalten erhält, das Umschalten selbst jedoch erst nach beendetem Einlaufen des gerade vom Oszillator 22 kommenden Zählimpulses erfolgt j durch den auf die stets gleiche Flanke des jeweiligen Zählimpulses abgestimmten Schaltvorgang ergibt sich eine optimale Uebereinstimmung zwischen der Länge des Kompensationsstromimpulses und der Anzahl der entsprechenden Zählimpulse.the synchronization function in such a way that it occurs in the event of coincidence of control voltage and sawtooth voltage in the PLM 21 receives the enable signal for switching from this, the switching even however, j occurs only after the counting pulse just coming from oscillator 22 has finished arriving the switching process, which is always matched to the same edge of the respective counting pulse, results in a optimal correspondence between the length of the compensation current pulse and the number of corresponding Counting pulses.

Die während einer Messung, also während der Zeit t, gezählten Impulse werden dem Anzeigespeicher 29 und von dort dem Anzeigegerät 30 (digitale Anzeige mittels Nixieröhren) eingegeben. Die Hilfslogik 33 übermittelt dabei, gesteuert vom Frequenzteiler 23, den Befehl zum Speichern des jeweiligen Zählerstandes. Gleichzeitig können die Resultate über den angeschlossenen Drucker 3I schriftlich festgehalten werden.Those counted during a measurement, i.e. during the time t Pulses are the display memory 29 and from there the Display device 30 (digital display by means of nixie tubes) entered. The auxiliary logic 33 transmits, controlled from the frequency divider 23, the command to store the respective Meter reading. At the same time, the results can be recorded in writing on the connected 3I printer will.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen Waage ist in der Zeichnung ebenfalls dargestellt. Ein Widerstandsthermometer 35 ist im Innern der Waage angeordnet und über die Temperaturmessschaltung 3^ mit der Konstantstromquelle verbunden. Verändert sich die Temperatur in der Waage - und damit das Feld des Permanentmagnetsystems -, so bewirkt das Widerstandsthermometer 35 eine Anpassung der Stärke des von der Konstantstromquelle 25 gelieferten Stromes, also der Amplitude derAn advantageous further development of the balance according to the invention is also shown in the drawing. A resistance thermometer 35 is located inside the scale and above the temperature measuring circuit 3 ^ with the constant current source tied together. If the temperature in the balance changes - and with it the field of the permanent magnet system - this has the effect Resistance thermometer 35 an adaptation of the strength of the current supplied by the constant current source 25, so the Amplitude of the

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Kompensationsstromimpulse. Auf diese Weise ist es möglich, den aus temperaturbedingten Magnetfeldschwankungen herrührenden Messfehler im praktisch interessierenden Bereich nahezu völlig zu eliminieren.Compensation current pulses. In this way it is possible to reduce the magnetic field fluctuations caused by temperature To almost completely eliminate measurement errors in the area of practical interest.

Aufgrund der selbst bei Berücksichtigung einer Einschwingzeit der Waage von ca. 0,1 s noch äusserst kurzen Wägezeit eignet sich die beschriebene Waage besonders für rasch aufeinanderfolgende Serienwägungen in Labor und Produktion.Due to the extremely short weighing time, even if the balance's settling time of approx. 0.1 s is taken into account the described balance is particularly suitable for series weighing in quick succession in the laboratory and production.

4 Bei einer Auflösung in der Grössenordnung von 10" genügt sie den weitaus meisten praktischen Anforderungen.4 With a resolution of the order of 10 "is sufficient they meet by far the most practical requirements.

Zur Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten ist ohne weiteres der Anschluss eines Computers, beispielsweise zur rechnerischen oder statistischen Auswertung der Wägungen, möglich.To expand the application possibilities, the connection of a computer, for example for arithmetical or statistical evaluation of the weighings, possible.

Um bei gleichbleibender Kompensationsstromstärke eine Erweiterung des Messbereichs zu erhalten, können zusätzliche Mittel, beispielsweise Druckfedern, vorgesehen sein, welche bei Bedarf mit dem beweglichen Teil des Kraftmessgerätes in Wirkverbindung gebracht werden.In order to obtain an extension of the measuring range with the same compensation current strength, additional Means, for example compression springs, can be provided which, if necessary, with the movable part of the force measuring device be brought into operative connection.

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Claims (10)

PatentansprücheClaims Kraftmessgerät, insbesondere für gravjmetrische Zwecke, bei welchem die zu messende Kraft elektromagnetisch kompensiert wird und die Grosse des hierfür notwendigen Stromes, durch eine die kraftabhängigen Auslenkungen des beweglichen Teils des Gerätes aus einer Nullage erfassende Abtastvorrichtung elektrisch gesteuert, ein Mass für die zu messende Kraft darstellt, bei welcher ferner der Kompensationsstrom impulsweise der Kompensationseinrichtung eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät keiner. Waagbalken aufweist und sein beweglicher Teil (11) unter dem Einfluss der zu messenden Kraft wenigstens näherungsweise nur eine translatorische Bewegung ausführt, dass ferner für die Lieferung der Kompensationsstromimpulse ein Konstantstromgenerator (25) verwendet wird, so dass die Amplitude der Kompensationsstromimpulse während der Messung wenigstens für eine gegebene Temperatur konstant ist, dass weiterhin Mittel vorgesehen sind, um die Länge der Kompensationsstromimpulse in ein bestimmtes Verhältnis zur Grosse der zu messenden Kraft zu setzen, dass ein Hochfrequenzoszillator (22) zur Lieferung von Zählimpulsen konstanter Frequenz vorgesehen ist, und dass schliesslich eine Zählvorrichtung (28), ein Speicher (29) und ein Anzeige- und/oder ein Auswertegerät vorgesehen sind (30,31), welche während Zeitabschnitten, die der Länge der Kompensationsstromimpulse entsprechen, die Zählimpulse zählen und dieForce measuring device, especially for gravimetric purposes, in which the force to be measured compensates electromagnetically and the size of the current required for this, through one of the force-dependent deflections of the moving part of the device from a zero position detecting scanning device electrically controlled, a measure for the represents the force to be measured, at which furthermore the compensation current of the compensation device is pulsed is fed, characterized in that the device is none. Has balance beam and its movable part (11) under the influence of the force to be measured at least approximately only executes a translational movement, that also for the delivery of the compensation current pulses a constant current generator (25) is used, so that the amplitude of the compensation current pulses during the measurement it is constant at least for a given temperature that further means are provided for the length of the compensation current pulses to put a high frequency oscillator in a certain relation to the size of the force to be measured (22) is provided for the delivery of counting pulses of constant frequency, and finally one Counting device (28), a memory (29) and a display and / or an evaluation device are provided (30,31), which during periods of time that correspond to the length of the compensation current pulses, the counting pulses count and the 209842/0 627209842/0 627 jeweilige Summe der Zählimpulsa als digitales Mass der zu messenden Kraft darstellen.respective sum of the counting impulses as a digital measure of the to represent measuring force. 2. Kraftmessgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Festlegung der Länge der Kornpensationsstrornimpulse im wesentlichen aus einem Pulslängenmodulator (21) bestehen, in dem eine Sägezahnspannung mit einer lastabhängigen Regelspannung verglichen wird, wobei die Länge der einzelnen Impulse begrenzt wird einerseits durch den Beginn des Anstiegs der Sägezahnspannung und andererseits durch den Moment, in welchem letztere die Grosse der Vergleichsspannung erreicht hat.2. Force measuring device according to claim I, characterized in that the means for determining the length of the compensation current pulses consist essentially of a pulse length modulator (21) in which a sawtooth voltage with a load-dependent Control voltage is compared, the length of the individual pulses being limited on the one hand by the beginning the increase in the sawtooth voltage and, on the other hand, by the moment in which the latter is the magnitude of the equivalent voltage has reached. J. Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil durch wenigstens ein federndes Element (15) relativ zum festen Teil (1) geführt wird.J. Force measuring device according to claim 1, characterized in that that the movable part is guided by at least one resilient element (15) relative to the fixed part (1). 4. Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Permanentmagnetsystem (2-6) der elektromagnetischen Kornpensationseinrichtung sowie die Kompensationsspule (10) im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut sind.4. Force measuring device according to claim 1, characterized in that the permanent magnet system (2-6) of the electromagnetic Compensation device and the compensation coil (10) are constructed essentially rotationally symmetrical are. 5. Kraftmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ferner die federnden Auf hän^ungse Lernente (.15) im wesentlichen rotationssymmetrisch sind.5. Force measuring device according to claim 4, characterized in that, furthermore, the resilient suspension elements (15) are essentially rotationally symmetrical. 2 0 Β 8 4 2 / Ü 6 2 72 0 Β 8 4 2 / Ü 6 2 7 6. Kraftmessgerät nach Anspruch h oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass das Permanentmagnetsystem wenigstens näherungsweise auch in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Richtung der Auslenkungen des beweglichen Teils (11) symmetrisch aufgebaut ist.6. Force measuring device according to claim h or 5> characterized in that the permanent magnet system is constructed symmetrically at least approximately also with respect to a plane perpendicular to the direction of the deflections of the movable part (11). 7. Kraftmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung zwei zylindrische Kondensatoren (17) aufweist.7. Force measuring device according to claim 6, characterized in that that the scanning device has two cylindrical capacitors (17). 8. Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel vorgesehen sind, um durch Zuschalten von Zusatzkräften eine Erweiterung des Messbereichs zu ermöglichen.8. Force measuring device according to claim 1, characterized in that that further means are provided in order to expand the measuring range by adding additional forces to enable. 9· Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel vorgesehen sind, um das Messergebnis verfälschende Temperatureinflüsse wenigstens näherungsweise zu kompensieren.9 · Force measuring device according to claim 1, characterized in that that further means are provided in order to at least approximately approximate temperature influences which falsify the measurement result to compensate. 10. Kraftmessgerät nich Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus einem Widerstandsthermometer (35) bestehen, welches in Abhängigkeit von der Temperatur die Amplitude dar Kompensat ionss tromirnpulse korrigiert.10. Force measuring device not claim 9, characterized in that that the means from a resistance thermometer (35) exist, which corrects the amplitude of the compensation tromirnpulse depending on the temperature. ? H1J 84 2/OU Ί.Ί ? H 1 J 84 2 / OU Ί.Ί
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